燕山大学数字信号处理仪表一班组三级项目报告

信号处理原理及应用三级项目报告书

项目名称：基于matlab的语音信号处理

班级: 仪表一班二组

指导教师: 谢平

日期: 2015/4/14

摘要

语音信号处理是研究用数字信号处理技术和语音学知识对语音信号进行处理的新兴的学科，是目前发展最为迅速的信息科学研究领域的核心技术之一。通过语音传递信息是人类最重要、最有效、最常用和最方便的交换信息形式。

本文通过我们学习的知识利用MATLAB对语音信号进行重新采样分析，（增加或降低采样频率），比较重新采样前后声音的变化，此外结合课内课外知识进行程序的编写实现特定的语音信号的转变，完成变声器的设计工作。

关键字：音频信号变采样变声器

目录

摘要 (2)

一．课题名称 (4)

１.１语音信号重新变采样 (4)

１.2变声器的设计 (4)

二．音频信号处理的研究背景及意义 (4)

三．利用MATLAB对语音信号重新采样分析 (4)

3.1时域采样定理 (4)

3.2语音信号重新采样分析 (5)

3.3采样定理分析 (7)

四．变声器的设计 (10)

4.1语音参数分析 (10)

4.2变声器原理 (11)

4.3设计方案及实现 (11)

五．项目总结 (17)

六．参考文献

一、课题名称

1.1语音信号重新变采样

1.2变声器的设计

二、音频信号处理的研究背景及意义

音频信号处理是一项历史悠久研究广泛的课题，语音是人类获取信息的重要来源和利用信息的重要手段。通过语音相互传递信息是人类最重要的基本功能之一，语言是人类特有的功能，它是创造和记载几千年人类文明史的根本手段，没有语言就没有今天的人类文明。语音信号处理是研究用数字信号处理技术和语音学知识对语音信号进行处理的新兴的学科，是目前发展最为迅速的信息科学研究领域的核心技术之一。

通过语音传递信息是人类最重要、最有效、最常用和最方便的交换信息形式。同时，语言也是人与机器之间进行通信的重要工具，它是一种理想的人机通信方式，因而可为信息处理系统建立良好的人机交互环境，进一步推动计算机和其他智能机器的应用，提高社会的信息化程度。

虽然从事这一领域研究的人员主要来自信号与信息处理及计算机应用等学科，但是它与语音学、语言学、声学、认知科学、生理学、心理学等许多学科也有非常密切的联系。

三、MATLAB对语音信号采样分析

3.1时域采样定理

对连续信号进行等间隔采样形成采样信号，采样信号的频谱是原连续信号的频谱以采样频率为周期进行周期性的延拓形成的。

如果采样频率大于连续信号最高频率的2倍那么采样信号可以唯一的恢复出原连续信号，否则会造成采样信号中的频谱混叠现象，不可能无失真地恢复原连续信号。

3.2语音信号重新采样分析

给定一段音频信号，已知信号默认的采样频率是22050HZ 下面用程序里的给出

[y,fs]=wavread('C:\Users\Administrator\Des.wav'); 下图分别是默认采样频率的二分之一，和四分之一采样

x 10

5

原始信号波形(22050)时间

幅度

x 10

5

4原始信号频谱(22050)时间

幅度

x 10

5

原始信号波形(11025)时间

幅度

x 10

5

原始信号频谱(11025)

时间

幅度

x 10

5

原始信号波形(5512)时间

幅度

x 10

5

原始信号频谱(5512)

时间

幅度

下图是以默认采样频率2倍和4倍的采样。

[y,fs]=wavread('C:\Users\Administrator\Des.wav'); sound(y,fs)pause(1) subplot(3,2,1);plot(y);

title('原始信号波形(采样频率)'); xlabel('时间');ylabel('幅度'); subplot(3,2,2)

Y=fft(y);plot(abs(Y));

title('原始信号频谱(采样频率)'); xlabel('时间');ylabel('度'); y2=resample(y,2,1); sound(y2,fs/2) pause(1)

subplot(3,2,3)；plot(y2);

title('原始信号波形(采样频率)'); xlabel('时间');ylabel('幅度'); subplot(3,2,4) Y2=fft(y2); plot(abs(Y2))

title('原始信号频谱(采样频率)');xlabel('时间');ylabel('幅度'); y3=resample(y,4,1); sound(y3,fs/4); pause(1)

subplot(3,2,5); plot(y3)

title('原始信号波形(采样频率)');xlabel('时间');ylabel('幅度'); subplot(3,2,6) Y3=fft(y3); plot(abs(Y3))

title('原始信号频谱(采样频率)'); xlabel('时间');ylabel('幅度');

x 10

5

原始信号波形(22050)时间

幅度

x 10

5

4

原始信号频谱(22050)

时间

幅度

x 10

6

原始信号波形(44100)时间

幅

度

x 10

6

4原始信号频谱(44100)时间

幅度

x 10

6

原始信号波形(88200)时间

幅

度

x 10

6

4

原始信号频谱(88200)

时间

幅度